CN112334642B - 用于内燃机的活门装置 - Google Patents

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Abstract

已知一种用于内燃机的活门装置，其具有流动壳体(10)、活门体(14)、轴(16)和多个支承件(18、22)，在该流动壳体(10)中构造有能被流过的通道(12)，该活门体(14)能旋转地布置在所述通道(12)中，所述活门体(14)固定在该轴(16)上，所述多个支承件(18、22)以伸入所述能被流过的通道(12)中的方式布置在所述流动壳体(10)的支承部位(20、24)中，并且所述轴(16)能旋转地支承在所述多个支承件(18、22)中。为了与热膨胀无关地获得高的密封性，按照本发明建议，每个支承件(18、22)具有至少一个在相应的支承件(18、22)的部分周部上延伸的凸起(26、28)，所述凸起(26、28)在所述活门体(14)的外活门边缘(36)的靠近轴的区域(34)上轴向伸入所述通道(12)中并且沿周向观察布置在能被所述活门体(14)通过的区域之外。

Description

用于内燃机的活门装置
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的活门装置，其具有流动壳体、活门体、轴和多个支承件，在该流动壳体中构造有能被流过的通道，该活门体能旋转地布置在所述通道中，所述活门体固定在该轴上，所述多个支承件以伸入所述能被流过的通道中的方式布置在所述流动壳体的支承部位中，并且所述轴能旋转地支承在所述支承件中。
背景技术
这种活门装置在内燃机中、尤其在输送废气或燃烧用空气的管道中用于调节气流。其中，轴和因此活门的致动可以电动地用或不用后置的传动装置地实现，或者也可以气动或液压地实现。
尤其当使用在承受热负荷的区域、例如内燃机的废气线路中时，由于温度的变化，由不同的材料制造的构件产生不同的热膨胀。为了避免活门体在通道中或相对于支承件卡住，需要设置相对于通道壁或支承件的相应的距离，但这导致在关闭状态中通常不能实现足够的密封性。
因此，在专利文献DE 10 2012 111 810 A1中建议了一种活门装置，在该活门装置中，支承件或支承件与活门体之间的垫片伸入被流过的通道中，以便更好地封闭活门体和通道壁之间的靠近轴的区域中的间隙，并且同时活门体在由于热量输入而膨胀的情况下不接触通道的内壁。
此外，由专利文献DE 195 00 344A1已知一种活门装置，其中，在轴上布置有附加的密封衬套，该密封衬套伸入通道中并且在支承件和活门体之间布置在轴上。该密封衬套具有狭槽，活门体的靠近轴的活门边缘伸入该狭槽中，使得密封衬套与活门体和轴一起旋转。为了防止密封衬套在流动壳体的支承部位的区域中卡住并且为了确保轴的平稳运转，必须设置较大的公差，该较大的公差可能导致朝支承件的方向的不密封性。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于内燃机的活门装置，该活门装置即使在较大的温度波动下在关闭状态下也具有高的密封性并且同时以尽可能少的构件防止沿着轴在活门体和支承件之间的较大的泄漏。
所述技术问题通过具有独立权利要求1的特征的活门装置解决。其它有利的设计方案在从属权利要求中描述。
每个支承件具有至少一个在相应的支承件的部分周部上延伸的凸起，所述至少一个凸起在所述活门体的外活门边缘的靠近轴的区域上轴向伸入所述通道中并且沿周向观察布置在能被所述活门体通过的区域之外，由此能够明显减少在活门装置的靠近轴的区域中的泄露，因为壳体或支承件的内壁和活门体之间的间隙能够被凸起完全遮盖，而不必担心在活门体膨胀的情况下活门卡在通道中。在本文中，靠近轴的区域理解为活门体的围绕轴的并且布置在外周上的区域，也就是说，与支承部位相对布置的区域。能通过的区域理解为在活门旋转时被活门体扫过的关于轴的轴线的旋转角范围。通常，每个活门半部扫过最大90°，因此产生180°的整个能通过的区域，但该整个能通过的区域由两个径向对置的周向区段组成。
因此，还特别有利的是，每个支承件具有两个在相应的支承件的部分周部上延伸的凸起，这两个凸起在所述活门体的外活门边缘的靠近轴的区域上轴向伸入所述通道中，从而在关闭状态中沿径向在轴的两侧产生在通道内壁或支承件和活门体之间的间隙的封闭。因此，额外减少了在活门的封闭所述通道的状态中存在的通过活门的泄漏。
在这种情况下，这两个凸起沿周向彼此优选错开180°地布置，从而遮盖轴的两侧上的正好相对置的区域。
在一种有利的实施方式中，每个凸起延伸80°至90°，从而遮盖整个不能通过的区域，并且在沿着通道轴线的投影中，另外存在的几乎整个间隙横截面被这两个凸起封闭。
在本发明的另外的有利的设计方案中，在所述凸起之间构造的自由面的沿周向的延伸量等于所述活门体的最大旋转角度。相应地，这些凸起可以用作用于活门体的直接的止挡面。
相应地，所述活门体在其封闭所述通道的位置中贴靠在每个凸起的沿周向指向所述活门体的第一端部上，从而支承件同时用作止挡。以这种方式可以省去另外的在壳体上或致动器中的用于限制旋转角的止挡。
所述活门体还有利地在其释放所述通道的位置中贴靠在每个凸起的沿周向指向所述活门体的第二端部上。由此，也明确地限定了活门体的释放位置，而不必设置另外的构件或止挡。
为了建立活门体的面状的止挡以减轻活门体的负荷，每个凸起各自的第二端部的面平行于所述通道的中心轴线延伸并且布置为沿打开方向与活门厚度适配地、尤其相对于所述通道的中心轴线错开一半活门厚度。这意味着活门体在其平行于通道轴线的位置中贴靠在止挡上。在此，活门厚度理解为活门体的垂直于主延伸平面的尺寸。另外，在打开位置中建立活门体的稳定的位置并因此避免摆动。
以类似的方式，每个凸起的第一端部的面垂直于所述通道的中心轴线延伸并且布置为沿关闭方向与活门厚度适配地、尤其相对于所述通道的中心轴线错开一半活门厚度，因此在该位置中也存在整面地止挡在凸起端部上。在该位置中，通过贴靠既产生稳定的位置，又由于较大的贴靠面和因此增大的流动阻力而再次提高了沿止挡面的密封效果。
在对此备选的优选的实施方式中，所述活门体在封闭所述通道的状态中贴靠在构造于该通道上的止挡面上，其中，所述凸起的指向活门体的第一端部布置为相对于封闭所述通道的活门体沿关闭方向错开1°至10°。因此防止了在到达实际的止挡点之前不希望地止挡在轴承件的凸起的止挡面上并且同时产生大的遮盖，该大的遮盖实现良好的密封效果。
当所述支承件的自由面在支承部位中在所述通道的内壁处终结，并且所述凸起伸入所述通道中时，实现了通过活门体和通道的内壁之间的间隙的特别小的泄露。因此，例如其它呈圆形或椭圆形的活门体可以在其靠近轴的径向外侧区域设计为笔直的并且相应地在热负荷下朝支承部位的方向膨胀而不必担心卡住，因为自由面不必伸入通道中并且在极端情况下活门体可以在凸起的整个延伸高度上膨胀，并且同时活门体不与支承件接触。
由此实现了一种活门装置，其中，即使发生热膨胀也能确保活门的平稳运转，并且同时能实现在活门体关闭时沿通道较高的密封性。同时防止了活门体被卡住。还可以省去致动器中或通道壁上的止挡，从而节省了构件和加工步骤。但还是确保了活门体在通道中的稳定的终端位置。
附图说明
按照本发明的用于内燃机的活门装置的实施例在附图中示出并且以下对其进行描述。
图1示出按照本发明的活门装置的沿通道轴线的俯视图。
图2示出图1中的按照本发明的活门装置的支承件的三维图。
具体实施方式
按照本发明的活门装置包括流动壳体10，在该流动壳体10的能被流过的通道12中，活门体14可旋转地布置在轴16上。通过借助于未示出的尤其是电气的致动器转动轴16，转动通道12中的活门体14并因此在完全封闭通道12的位置和最大程度释放通道的位置之间调节自由的通流横截面。
轴16支承在第一支承件18和第二支承件22中，第一支承件18布置在流动壳体10上的第一支承部位20中，第二支承件22布置在第二支承部位24中，第二支承部位24构造在流动壳体10的关于通道12的中心轴线与第一支承部位20相对置的一侧上。
两个支承件18、22在其指向通道12的轴向端部上具有两个在相应的支承件18、22的部分周部上延伸的凸起26、28以及两个形成在凸起26、28之间的自由面30、32。自由面30、32的指向通道12的表面仅略微伸入通道12中或者在通道12的内壁处终结，而凸起26、28伸入通道12中。这两个凸起26、28和因此这两个自由面30、32彼此错开大约180°地布置，使得每个凸起和每个自由面沿周向延伸大约90°。在这种情况下，第一支承件18的凸起26、28和自由面30、32应当与第二支承件22的凸起26、28和自由面30、32精确地相对置。
其它的大致呈圆形或椭圆形的活门体14在其靠近轴的区域34中设计为笔直的并且布置成，使得该笔直段伸入两个支承件18、22的凸起26、28之间的区域中并且具有相对于自由面30、32的表面的间隙。因此，凸起26、28在外周的活门边缘36的靠近轴的区域34上伸入通道12中。
当在活门体14处于关闭位置的情况下沿通道12的中心轴线观察通道12时，由于活门体的靠近轴的区域34中的笔直段相对于流动壳体10的内壁38产生的间隙40在一半通道中被一个凸起26遮盖并且在另一半通道中被另一个凸起28遮盖，从而间隙40总体上被封闭。
该结构还实现了，在活门体14旋转时能通过的区域仅通过自由面30、32产生，即，活门体14在通道12中的大约90°的旋转是可能的。
在该实施例中，凸起26、28的沿周向指向的端部42、44还用作用于活门体14的止挡，从而可以省去通道12的内壁38上或致动器上的额外的外部止挡。为了在此实现活门体在完全地释放和封闭通道的位置之间的精确的90°旋转，第一凸起26的让活门体14在关闭状态中所贴靠的第一周向端部42布置为相对于轴的轴线沿中心轴线顺着流动方向错开一半活门厚度，而第二凸起28的第一周向端部42沿中心轴线逆着流动方向错开一半活门厚度，其中，两个端部42垂直于中心轴线延伸并且相应地沿关闭旋转方向相对于轴的轴线错开地布置。凸起26、28的相应的相反的第二周向端部44相应地设计为与通道12的中心轴线平行并且沿打开旋转方向沿相反的方向移动一半活门厚度。相应地，这些凸起延伸略小于90°，而自由面延伸得略大一些。因此，当活门体14在通道12中旋转时，产生在由两个支承件18、22的凸起26、28的端部42、44形成的止挡面之间的精确的90°的能通过的区域。
替代地，凸起26、28的端部42、44也可以设计为沿周向进一步错开并且凸起26、28沿周向的尺寸可以减小，其中应当注意的是，在沿着通道12的中心轴线的投影中，凸起26、28还是完全遮盖活门体14的外边缘36和流动壳体10的内壁38之间的间隙40。在该实施方式中，止挡面可以构造在流动壳体10上或致动器上，并且凸起26、28的第一端部42可以布置为相对于封闭通道12的活门体14沿关闭方向错开1°至10°。
当然，当活门体14例如成形为椭圆形并且通道12构造为圆形时，也可以在活门体14略微倾斜的情况下产生关闭状态。在这种情况下，活门体14的能通过的区域减小到例如80°，因此，在这种情况下凸起26、28沿周向仅具有大约80°的延伸量，而自由面30、32延伸100°。
在所有这些实施方式中，活门体可以沿轴的轴线相对于周围的流动壳体膨胀，而不必担心活门体在通道或支承件的内壁上卡住或活门体难以活动。即使由于热负荷引起的膨胀不同，但还是能实现活门体上的靠近轴的区域中的高的密封性，因为存在的间隙被凸起遮盖。此外，当凸起同时用作止挡面时，通过这些凸起还产生活门体的稳定的终端位置。
应当清楚的是，要求保护的发明不限于所描述的实施例，而是可考虑进行各种不同的修改。还存在各种可能的用途，例如用作排气活门、废气再循环活门、旁通活门或节流活门。支承件也可以由不同的材料制成。

Claims (13)

1.一种用于内燃机的活门装置，具有
流动壳体(10)，在该流动壳体(10)中构造有能被流过的通道(12)，
活门体(14)，该活门体(14)能旋转地布置在所述通道(12)中，
轴(16)，所述活门体(14)固定在该轴(16)上，
多个支承件(18、22)，所述多个支承件(18、22)以伸入所述能被流过的通道(12)中的方式布置在所述流动壳体(10)的支承部位(20、24)中，并且所述轴(16)能旋转地支承在所述多个支承件(18、22)中，
其特征在于，每个支承件(18、22)具有至少一个在相应的支承件(18、22)的部分周部上延伸的凸起(26、28)，所述至少一个凸起(26、28)在所述活门体(14)的外活门边缘(36)的靠近轴的区域(34)上轴向伸入所述通道(12)中并且沿周向观察布置在能被所述活门体(14)通过的区域之外，当在活门体(14)处于关闭位置的情况下沿通道(12)的中心轴线观察通道(12)时，靠近轴的区域(34)中的在活门体(14)与流动壳体(10)的内壁(38)之间的的间隙(40)在一半通道中被一个凸起(26)遮盖并且在另一半通道中被另一个凸起(28)遮盖。
2.根据权利要求1所述的用于内燃机的活门装置，其特征在于，每个支承件(18、22)具有两个在相应的支承件(18、22)的部分周部上延伸的凸起(26、28)，所述两个凸起(26、28)在所述活门体(14)的外活门边缘(36)的靠近轴的区域(34)上轴向伸入所述通道(12)中。
3.根据权利要求2所述的用于内燃机的活门装置，其特征在于，所述两个凸起(26、28)沿周向彼此错开180°地布置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于内燃机的活门装置，其特征在于，每个凸起(26、28)延伸80°至90°。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的用于内燃机的活门装置，其特征在于，在所述凸起(26、28)之间构造的自由面(30、32)的沿周向的延伸量等于所述活门体(14)的最大旋转角度。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的用于内燃机的活门装置，其特征在于，所述活门体(14)在其封闭所述通道(12)的位置中贴靠在每个凸起(26、28)的沿周向指向所述活门体(14)的第一端部(42)上。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的用于内燃机的活门装置，其特征在于，所述活门体(14)在其释放所述通道(12)的位置中贴靠在每个凸起(26、28)的沿周向指向所述活门体(14)的第二端部(44)上。
8.根据权利要求7所述的用于内燃机的活门装置，其特征在于，每个凸起(26、28)各自的第二端部(44)的面平行于所述通道(12)的中心轴线延伸并且沿打开方向与活门厚度适配地相对于所述通道(12)的中心轴线错开地布置。
9.根据权利要求8所述的用于内燃机的活门装置，其特征在于，每个凸起(26、28)各自的第二端部(44)的面平行于所述通道(12)的中心轴线延伸并且沿打开方向相对于所述通道(12)的中心轴线错开一半活门厚度布置。
10.根据权利要求6所述的用于内燃机的活门装置，其特征在于，每个凸起(26、28)的第一端部(42)的面垂直于所述通道(12)的中心轴线延伸并且沿关闭方向与活门厚度适配地相对于所述通道(12)的中心轴线错开地布置。
11.根据权利要求10所述的用于内燃机的活门装置，其特征在于，每个凸起(26、28)的第一端部(42)的面垂直于所述通道(12)的中心轴线延伸并且沿关闭方向相对于所述通道(12)的中心轴线错开一半活门厚度地布置。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的用于内燃机的活门装置，其特征在于，所述活门体(14)在封闭所述通道(12)的状态中贴靠在构造于该通道(12)上的止挡面上，其中，所述凸起(26、28)的指向活门体(14)的第一端部(42)布置为相对于封闭所述通道(12)的活门体(14)沿关闭方向错开1°至10°。
13.根据权利要求5所述的用于内燃机的活门装置，其特征在于，所述支承件(18、22)的自由面(30、32)在支承部位(20、24)中在所述通道(12)的内壁(38)处终结，并且所述凸起(26、28)伸入所述通道(12)中。
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